[发明专利]一种气动载荷与结构有限元模型双向传递方法

权利要求书

1.一种气动载荷与结构有限元模型双向传递方法，其特征在于，包括如下步骤：

一、构建结构模型，划分气动网格；

二、提取所述气动网格的网格点，构建气动表面点到结构单元的MPC，所述MPC指所述气动表面点与所述结构单元内的结构点的位移与力的关系函数；

三、获取所述气动表面点的节点力；

四、利用MPC将所述节点力加载到结构有限元模型，利用Nastran线性或非线性求解序列进行结构计算得到结构点位移；

五、通过MPC计算得到所述气动表面点的位移，采用弹性变形技术生成新的气动网格；

六、重复步骤三至步骤五，直至收敛，得到所述结构模型的气动特性。

2.根据权利要求1所述的气动载荷与结构有限元模型双向传递方法，其特征在于，所述结构模型为考虑弯曲和扭转的梁模型。

3.根据权利要求1所述的气动载荷与结构有限元模型双向传递方法，其特征在于，所述步骤三中，利用如下N-S方程求解梁气动表面点的节点力：

其中，Ω是控制体；δΩ是Ω的边界；dS是δΩ的面积矢量；W，F_c，F_v分别为守恒量、对流项和黏性项。

4.根据权利要求1所述的气动载荷与结构有限元模型双向传递方法，其特征在于，所述步骤四包括：

将所述气动节点力以节点力的行形式通过MPC加载到有限元模型上。

5.根据权利要求1所述的气动载荷与结构有限元模型双向传递方法，其特征在于，所述步骤四包括：

获得结构点的变形；

根据所述变形获得所述结构点的平动位移向量T及转动位移向量R。

6.根据权利要求5所述的气动载荷与结构有限元模型双向传递方法，其特征在于，所述获得结构点的变形包括：

根据结构点的刚度矩阵求解结构点的变形；或者

根据结构点的柔度矩阵求解结构点的变形。

7.根据权利要求5所述的气动载荷与结构有限元模型双向传递方法，其特征在于，若对所述气动表面点影响的结构点数量为两个，则所述步骤五包括：

确定第一结构点位移引起的所述气动表面点的第一位移；

确定第二结构点位移引起的所述气动表面点的第二位移；

获取所述气动表面点到由两个结构点构成的连线的垂点；

根据所述垂点到所述两个结构点的距离分配所述第一位移及所述第二位移的权重；

根据所述第一位移与其权重以及第二位移与其权重确定所述气动表面点的最终位移。

8.根据权利要求7所述的气动载荷与结构有限元模型双向传递方法，其特征在于，确定第一结构点位移或所述第二结构点位移引起的所述气动表面点的第一位移包括：

获取气动表面点相对于所述第一结构点或所述第二结构点的初始位置向量r；

根据公式T_a＝T+R×r计算气动表面点的位移T_a；

其中，T为所述第一结构点或所述第二结构点的平动位移向量，R为所述第一结构点或所述第二结构点的转动向量。